Процессор под лупой

Денис Колисниченко

Спецвыпуск: Хакер, номер #055, стр. 055-012-2

- возможность передавать информацию, которая закодирована оптическим лучом, практически без потерь энергии;

- отсутствие вероятности перехвата информации (по оптической технологии в окружающую среду ничто не излучается).

Первые оптические компьютеры

Как уже отмечалось, в 1990 году компания Bell (Bell Labs) создала макет первого оптического компьютера. В основе процессора были положены двухмерные матрицы бистабильных полупроводниковых элементов со множествами квантовых ям. Эти элементы обладали электрооптическими свойствами (в англоязычной литературе ты можешь встретить аббревиатуру SEED - self-electro-optic-effect devices). Освещение элементов производилось полупроводниковым лазером через голографическую решетку Даммена. Мощность излучения лазера составила 10 мВт, длина волны – 850 нм. Свет проходил через один диод, в цепи возникал ток, что в свою очередь приводило к падению напряжения на структуре решетки и к повышению пропускания света через вторую структуру. Так возникала обратная связь и совокупность элементов образовывала логические ячейки ИЛИ-И, ИЛИ-НЕ и т.д.

Первый оптический компьютер занимал один квадратный метр и состоял из четырех каскадов. На выходе каждого каскада определялось пространственное распределение излучения по состоянию входящей в состав каскада жидкокристаллической маски, которая управлялась обычным компьютером. Во втором поколении оптических компьютеров использовалась векторно-матричная логика. Второе поколение было представлено компьютером DOC-II (digital optical computer).

Поток данных в компьютере DOC-II излучали 64 модулируемых лазерных диода, длина волны каждого составляла 837 нм. Свет от каждого диода отображался на одну строчку матричного пространственного модулятора, общий размер которого составлял 64 128 элементов. Отдельный элемент матрицы - это не что иное, как брэгговская оптическая ячейка (на основе GaP). Свет, который выходит из модулятора, попадает на целый ряд фотодиодов (128 штук). В секунду компьютер может сделать 0,8192 переключения, при этом на одно переключение затрачивается 7,15 фДж, или около 3000 фотонов.

Попробую как-нибудь проиллюстрировать эти значения. Представь, что нужно найти какое-то слово тексте. Я провел небольшой эксперимент. Тестовая система Duron 1,6/256 MB/Win XP SP1, запущено более 50-ти процессов. Взял документ Win Word на 954 страницы, написал заветное слово на 953 странице (такое слово было только одно в документе). Запустил поиск этого слова и одновременно нажал кнопку "Старт" на своем секундомере. Поиск занял чуть больше трех секунд (а именно 3,175). Тут даже не принципиально, две или три секунды было затрачено, так как оптический компьютер просматривает за 1(!!) секунду 80 000 страниц обычного ASCII-текста. Думаю, комментировать дальше просто нет смысла.

Разумеется, не все так радужно, и у оптических компьютеров предостаточно своих минусов. Их основной недостаток– неинтегрируемость его компонент. В настоящее время ведутся работы по созданию интегрального модуля оптического компьютера. Компьютер будет называться High Performance Optoelectronic Communication - HPOC. Его опытная модель уже создана.